Refracción de la luz
En esta experiencia se refracta un rayo de luz a través de diversos medios para medir sus índices de refracción.
Para ello se utilizan lentes semicirculares, una de vidrio y otra dormada por una cubeta con la misma forma que se
rellena de diferentes líquidos.
Se usa también la lente semicircular para estidiar la refracción desde medio lento a medio rápido y para observar y
medir el ángulo límite para el vidrio.
Enlace al guión de laboratorio.
Material
- Banco óptico. |
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La rejillas de 1 ranura se puede hacer con papel de aluminio sujeto a un marco como, por ejemplo, una anilla de laboratorio |
Comentarios a la preparación del montaje
Para la preparación del banco óptico hay instrucciones más detalladas en "Montaje del banco óptico".
Dejar el laboratorio en penumbra facilita las observaciones. Oscurecer demasiado no permite encontrar los materiales y no facilita el control del aula.
Para medir los ángulos de incidencia y de refracción la cara recta de la lente semicircular (o la cubeta) debe estar alineada en el disco de Hartl con el eje 90-90 y hacer pasar el rayo incidente por el
centro de la lente sobre la línea de 0 grados.
El rayo incidente debe pasar por el eje 0-180, por el centro del disco de Hartl y por el centro de curvatura de la lente para que las mediciones del ángulo de refracción sean correctas.
Debido a la longitud de las ranuras de las rejillas, parte del haz de luz suele entrar en la lente por la cara superior horizontal, apareciendo dos rayos incidentes diferentes.
Para evitar este problemabasta por poner un papel doblado por encima de la rejilla eliminando la parte alta del haz de luz, de forma que el rayo entre únicamente por la cada vertical.
El foco con la bombilla de incandescencia tiende a recalentarse, es conveniente mantenerlo encendido el menor tiempo posible y, evidentemente, no tocar la bombilla hasta que se enfríe.
Aspectos didácticos
Este trabajo pretende:
- Tomar datos de ángulo de incidencia y refracción y procesar los datos para obtener gráficas rectas y sus pendientes.
- Deducir la ley de de la refracción para diversos medios transparentes.
- Observar cómo un rayo de luz no se desvía cuando sale de una lente semicircular a través de su radio.
- Observar y medir el ángulo límite al pasar de un medio lento a uno rápido.
Es importante hacer ver que un rayo de luz que viaja a lo largo del radio de una lente circular, siempre atraviesa la cara curva
formando un ángulo recto con ella y, por tanto, el ángulo de incidencia es cero y la refracción es nula, el rayo no se desvía.
O, en lenguaje matemático, en una circunferencia, el radio es siempre perpendicular a la tangente en el punto en que cruza la circunferencia.
Es interesante dibujar una gráfica ángulo incidente-ángulo refractado para comprobar que no es lineal antes de dibujar sen i frente a sen r.
La aplicación directa del ángulo límite es la fibra óptica, aunque también se puede observar sumergido en una piscina y mirando al exterior.
 Lente semicircular, incidencia a 30 grados.
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 Lente semicircular, incidencia a 60 grados.
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 Lente semicircular, incidencia a 70 grados |
 Lente semicircular, rayo saliendo de medio lento con incidencia a 30 grados |
 Lente semicircular, rayo saliendo de medio lento con incidencia a 35 grados |
 Lente semicircular, rayo saliendo de medio lento con incidencia a 38 grados y reflexión total |
 Cubeta semicircular, con agua, con incidencia a 30 grados |
 Cubeta semicircular, con agua, con incidencia a 30 grados |
